說到電機，相信每一個人都不會感到陌生。以1740年蘇格蘭僧侶安德魯·戈登創(chuàng)建第一個簡單的靜電設備（被認為是世界上第一個電動馬達）為起點，經(jīng)過了這幾百年的不斷探索、改進，不同功率、不同尺寸、不同性能的龐大的電機家族已經(jīng)融入各行各業(yè)，被廣泛應用于工業(yè)生產(chǎn)和人們的日常生活。

在另一篇關于無刷電機的博文中，也有提到電機控制的概念，為了使電機按照我們的需求工作，我們需要電機控制系統(tǒng)來對電機進行良好的控制。電機消耗的能量幾乎占全球電力的50%。隨著能源成本的持續(xù)上漲，業(yè)內開始采用微處理器調速驅動器替代效率低下的固定速率電機和驅動器，這種新型電機控制技術與傳統(tǒng)驅動器相比，能夠使能耗平均降低30%以上。

下圖是一個典型的直流電機控制系統(tǒng)的流程圖。

將所需的力矩、速度、方向等參數(shù)作為微控制器的輸入值，微控制器控制驅動器，為電機提供相應的脈沖。各種傳感器構成了反饋系統(tǒng)，電流、速度、位移、旋轉方向等傳感器負責為微處理器提供反饋數(shù)據(jù)來進一步優(yōu)化、精確控制。這些傳感器被用在控制回路中，通過探測一些可能損壞馬達的情況來提升系統(tǒng)的穩(wěn)定性、可靠性。當然，現(xiàn)在還有一些不需要傳感器的電機控制系統(tǒng)，今天我們先暫不做介紹。

隨著工業(yè)生產(chǎn)對電機控制精確度的要求的日益提升和傳感器技術的發(fā)展進步，人們可以以更低的價格獲得更高精確度的傳感器，在電機控制系統(tǒng)設計過程中對于傳感器，人們也有了更多不同種類、價格、性能的選擇。接下來我們將談談電機控制系統(tǒng)中所需的探測的參數(shù)種類，和為了探測這些參數(shù)使用的主流傳感器類型。

電流傳感器

在電機控制中，電流的大小和方向，可直接提供電機速度、旋轉方向的信息。

目前最普遍的三種電流傳感器是分流器（shunt resistor）、霍爾效應傳感器（Hall effect）和電流檢測變壓器（Current sensing transformers）。

分流器：

分流器其實使用的是我們最為熟悉的歐姆定律。通過測量一個已知電阻值的電阻兩端的電壓來計算電流值，電阻值較小，使之不會對電機電路產(chǎn)生太大影響。分流器以它低廉的價格和可接受的準確性而受到歡迎。但它不能用于測量過大電流?？刹捎酶哌呺娏鞣至鳒y量法或是低邊電流分流測量法（High-Side / Low-Side Current Shunt Measurements），它們各有優(yōu)劣，在這里不做詳細介紹。

RS 提供了很多可供選擇的分流器，了解詳情請點擊右邊的產(chǎn)品連結。

霍爾效應電流傳感器：

在載流導體周圍產(chǎn)生一正比于該電流的磁場，而霍爾器件則用來測量這一磁場。因此，使電流的非接觸測量成為可能?；魻栃娏鱾鞲衅鬏^易于集成于嵌入式應用系統(tǒng)，這類的傳感器IC通常產(chǎn)生能直接輸入到微控制器ADC的模擬輸出電壓?；魻杺鞲衅鞣譃殚_環(huán)式和閉環(huán)式，它們在性能、特性上略有差別?；魻栃獋鞲衅饔性S多優(yōu)勢，如可以非接觸監(jiān)測、測量范圍廣、響應速度快、測量精度高等等，但它也有價格較高、精確度易受溫度等外界因素影響等弊端。

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電流檢測變壓器：

它主要運用變壓器原理：線圈匝數(shù)與電流大小的比例關系。它的優(yōu)點是可以監(jiān)測大電流，但也有對于交流電需要進行特別處理的劣勢。

監(jiān)測電機速度、位置、位移的傳感器

編碼器（Encoder）：

編碼器可以用來測量旋轉中電機的速度、方向、軸位置等。編碼器使用的是光電探測原理，如下圖所示。將編碼器碼盤與電機旋轉軸相連，碼盤上有如圖所示的極細間隔，光源和光傳感器透過這些間隔產(chǎn)生可直接傳到編碼器邏輯IC或微處理器進行處理的電信號，一般通過脈沖A、B來計算旋轉速度，通過脈沖Z來判斷旋轉方向。

由于需要安裝碼盤，對一些已固定的電機此方法會帶來一些不便。且會有不可避免的累積誤差需要矯正。

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霍爾效應旋轉傳感器：

什么是霍爾效應我們在上文說霍爾效應式電流傳感器時已有提及，霍爾效應式傳感器被廣泛應用于感應測量不同的物理量。在這里我們說的霍爾轉速傳感器是一種小型封閉式傳感器，其原理是當磁力線穿過傳感器上感應元件時產(chǎn)生霍爾電勢經(jīng)過霍爾芯片的放大整形后，成力電信號供二次儀表使用。

可變磁阻(VR)傳感器:

雖然霍爾式傳感器以其較好性能得到廣泛應用，但正如我們在前文中提到的那樣，溫度等外界環(huán)境的過大變化對霍爾式傳感器靈敏度的影響較大，因此在振動、灰塵和高溫等極端工作環(huán)境下，我們訴諸于VR傳感器。它的基本工作原理是由一個穿過電磁鐵的線圈組成,一個齒輪輪齒（或其它靶的凸出部分）通過磁鐵表面,從而引起磁通量的數(shù)量的變化。但是由于信號處理系統(tǒng)價格較高，使得磁阻效應傳感器的價格也一直較高。但是在高溫條件下，人們還是會選擇磁阻傳感器，而非霍爾式，一個典型應用就是在噴氣發(fā)動機中檢測渦輪的轉速。